(57)【要約】【課題】  回転機からの電磁音の発生を抑制しつつ回転機の巻線抵抗を求め、回転機の温度変化によるセンサレス駆動の駆動力の低下を防止する。【解決手段】  巻線抵抗検出器４７は、モータ１５の起動時に指令回転速度ωrefが０の状態で一定の電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑ（Ｖｑは０）を出力し、座標変換器４８は、この電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを座標変換する。巻線１８にｄ軸電流を流すと、ロータ１９が所定の位置に固定される。巻線抵抗検出器４７は、ロータ１９が固定された状態で、座標変換器４６からｄ軸電流値Ｉｄを入力し、Ｖｄ／Ｉｄにより巻線抵抗Ｒを算出する。磁極位置推定器３９は、センサレス駆動時において、算出された巻線抵抗Ｒを用いて回転速度ωと回転位相角θとを求める。【選択図】  図１
2006141123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチング素子を備え、回転機の固定子巻線に対しそのスイッチング状態に応じた電圧を出力する電力変換手段と、
前記回転機の固定子巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記回転機の起動前または起動時に前記回転機の固定子巻線に一定電圧を印加し、その印加電圧と当該電圧印加時に前記電流検出手段により検出された電流とから前記固定子巻線の抵抗を算出する巻線抵抗検出手段と、
この巻線抵抗検出手段により検出された前記固定子巻線の抵抗を用いて前記回転機の回転子位置を推定する回転位置推定手段と、
この回転位置推定手段により推定された回転子位置を用いて前記電力変換手段の半導体スイッチング素子に対するオンオフ駆動信号を生成する回転駆動制御手段とを備えていることを特徴とする回転機制御装置。
【請求項２】
前記巻線抵抗検出手段は、前記固定子巻線に対する電圧指令値と前記電流検出手段から出力される電流検出値とを用いて前記固定子巻線の抵抗を算出することを特徴とする請求項１記載の回転機制御装置。
【請求項３】
前記巻線抵抗検出手段は、前記固定子巻線に対する電圧指令値から、前記半導体スイッチング素子に対して設定されたアーム短絡防止用のデッドタイム、前記半導体スイッチング素子のスイッチングディレイおよび前記半導体スイッチング素子のフォワードドロップのうちの少なくとも何れか一つによる電圧低下分を減算して得られる電圧値を用いて前記固定子巻線の抵抗を算出することを特徴とする請求項２記載の回転機制御装置。
【請求項４】
前記巻線抵抗検出手段は、前記回転機の起動時に前記回転機の固定子巻線にｄ軸電圧を印加して前記固定子巻線の抵抗を求めることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の回転機制御装置。
【請求項５】
前記巻線抵抗検出手段は、前記回転子が電気角１０°、１１０°、１３０°、２３０°、２５０°および３５０°の各回転位置からずれた位置にある状態において、前記固定子巻線の抵抗を算出することを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の回転機制御装置。
【請求項６】
前記巻線抵抗検出手段は、既に算出した固定子巻線の抵抗値に応じて、前記固定子巻線への印加電圧の大きさを設定することを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の回転機制御装置。
【請求項７】
前記回転駆動制御手段は、前記巻線抵抗検出手段により検出された固定子巻線の抵抗値に応じて、起動回転中における前記固定子巻線への印加電圧を設定することを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の回転機制御装置。
【請求項８】
回転機の起動前または起動時に当該回転機の固定子巻線に一定電圧を印加し、その印加電圧と当該電圧印加時に前記回転機の固定子巻線に流れる電流とから前記固定子巻線の抵抗を算出し、
この検出した固定子巻線の抵抗を用いて前記回転機の回転駆動中における回転子位置を推定し、
この推定した回転子位置を用いて、前記回転機を駆動する回転駆動制御手段の半導体スイッチング素子に対するオンオフ駆動信号を生成することを特徴とする回転機制御方法。
【請求項９】
前記固定子巻線に対する電圧指令値と電流検出手段により検出した前記固定子巻線の電流検出値とを用いて前記固定子巻線の抵抗を算出することを特徴とする請求項８記載の回転機制御方法。
【請求項１０】
洗い、濯ぎおよび脱水運転を行うための回転駆動力を発生させる回転機と、
この回転機を制御する請求項１ないし７の何れかに記載の回転機制御装置とを備えていることを特徴とする洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機定数を用いて推定した回転子位置に基づいて回転機を駆動制御する回転機制御装置、回転機制御方法および当該回転機制御装置を用いた洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスＤＣモータを駆動するには、ロータの回転位置（回転子位置）を正確に取得することが必要である。この位置検出手段としては、ロータリエンコーダやレゾルバを用いて検出したり、ロータに近接してホールＩＣなどの磁極位置センサを取り付け、ロータに配設された磁石の磁界を直接的に検出するのが一般的である。また、小型化、低価格化、耐環境性、信頼性向上、配線作業工程の低減等の要求から、磁極位置センサを設けることなくモータ電圧やモータ電流などから回転位置を推定するセンサレス駆動も多用されている。
【０００３】
例えば非特許文献１に示された制御方法は、速度起電力推定に基づいた円筒形モータのセンサレス制御法を突極形モータへ拡張したものである。ここで用いられている推定アルゴリズムは、当該非特許文献１の（１１）式および（１２）式に示されているように、実電流と内部モデル式に基づく推定電流との誤差電流に基づいて速度起電力および回転子位置を推定するものである。
【０００４】
こうした推定アルゴリズムは、基本的にｄ−ｑ軸モデル上での電圧電流方程式から導出されるので、モータ定数、その中でも温度変化により大きく変動する巻線抵抗を正しく検出することが必要となる。巻線抵抗値として一定値を用いると、巻線温度の上昇に伴ってモータの駆動力が低下してしまう。特許文献１には、３種類のスイッチングパターンの電圧印加の電流応答により、更に２回の電圧印加により初期位置角推定を行い、その初期位置角に基づいてモータを回転させないようにｄ軸電流を一定値に制御したときの指令電圧、検出電流により巻線抵抗を計測する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−６９７８３号公報
【非特許文献１】竹下、他３名、「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスＤＣモータ制御」、電気学会論文誌Ｄ、平成９年１月、第１１７巻、第１号、ｐ．９８−１０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載された巻線抵抗検出方法は、電流フィードバックにより電流を一定値に制御した状態で指令電圧と検出電流とから巻線抵抗を計測するものである。しかし、電流フィードバック系のゲインが大きいとモータから電磁音が発生し、当該モータを洗濯機などに適用した場合、使用者に異音として聞こえてしまう虞がある。特に、回転子位置を推定するセンサレス駆動システムでは電流ゲインを大きく設定する必要があり、回転駆動時の電流ゲインをそのまま用いると上記電磁音は一層大きくなる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、回転機からの電磁音の発生を抑制しつつ回転機の巻線抵抗を求め、回転機の温度変化によるセンサレス駆動の駆動力の低下を防止できる回転機制御装置、回転機制御方法および当該回転機制御装置を用いた洗濯機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の回転機制御装置は、
半導体スイッチング素子を備え、回転機の固定子巻線に対しそのスイッチング状態に応じた電圧を出力する電力変換手段と、
前記回転機の固定子巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記回転機の起動前または起動時に前記回転機の固定子巻線に一定電圧を印加し、その印加電圧と当該電圧印加時に前記電流検出手段により検出された電流とから前記固定子巻線の抵抗を算出する巻線抵抗検出手段と、
この巻線抵抗検出手段により検出された前記固定子巻線の抵抗を用いて前記回転機の回転子位置を推定する回転位置推定手段と、
この回転位置推定手段により推定された回転子位置を用いて前記電力変換手段の半導体スイッチング素子に対するオンオフ駆動信号を生成する回転駆動制御手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項８記載の回転機制御方法は、
回転機の起動前または起動時に当該回転機の固定子巻線に一定電圧を印加し、その印加電圧と当該電圧印加時に前記回転機の固定子巻線に流れる電流とから前記固定子巻線の抵抗を算出し、
この検出した固定子巻線の抵抗を用いて前記回転機の回転駆動中における回転子位置を推定し、
この推定した回転子位置を用いて、前記回転機を駆動する回転駆動制御手段の半導体スイッチング素子に対するオンオフ駆動信号を生成することを特徴とする。
【０００９】
請求項１０記載の洗濯機は、洗い、濯ぎおよび脱水運転を行うための回転駆動力を発生させる回転機と、この回転機を制御する上記回転機制御装置とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の回転機制御装置および回転機制御方法によれば、回転機の起動前または起動時における固定子巻線の抵抗検出の際に、定電圧制御を行って固定子巻線に一定電圧を印加するので、電流一定制御を行う従来構成と比べて耳障りな電磁音の発生を抑えることができる。そして、この検出した固定子巻線を用いて回転機の回転子位置を推定するので、正確な回転子位置が得られ、回転機の温度が変化する場合でも回転機の駆動力の低下を防止することができる。
【００１１】
洗濯機の洗い、濯ぎおよび脱水運転用の回転機は、比較的短い周期で停止と回転とを繰り返す。従って、この回転機を上記回転機制御装置により駆動制御すれば、回転機の固定子巻線を検出可能な機会が多くなり、洗濯行程全般、特には正逆運転を行う洗い運転、濯ぎ運転において回転機の駆動力の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の回転機制御装置をドラム式洗濯機に適用した場合の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
まず、ドラム式洗濯機の全体構成を図２を用いて説明する。ドラム式洗濯機１の外殻をなす外箱（筐体）２の前面部には、中央部に扉３が設けられ、上部に、多数のスイッチや表示部（何れも図示せず）を備えた操作パネル４が設けられている。扉３は、外箱２の前面中央部に形成された洗濯物出し入れ口５を開閉するものである。
【００１３】
外箱２の内部には、円筒状をなす水槽６が配設されている。この水槽６は、その軸方向が前後方向（図２では左右方向）となる横軸状で且つ前上がりの傾斜状に配設され、弾性支持装置７により弾性的に支持されている。水槽６の内部には、円筒状をなすドラム８が水槽６と同軸状に配設されている。このドラム８は、洗濯の他、脱水および乾燥に共用の槽として機能するもので、胴部のほぼ全域に小孔９が多数形成され（図２には一部のみ示す）、胴部の内周部にはバッフル１０が複数設けられている（図２には一つのみ示す）。
【００１４】
水槽６およびドラム８は、それぞれ前面部に洗濯物出し入れ用の開口部１１、１２を有し、水槽６の開口部１１は前記洗濯物出し入れ口５にベロー１３により水密に連ねられ、ドラム８の開口部１２はその水槽６の開口部１１に臨んでいる。ドラム８の開口部１２の周囲部には、バランスリング１４が設けられている。
【００１５】
上記水槽６の背面部には、ドラム８を回転駆動するモータ１５（回転機に相当）が配設されている。モータ１５はアウタロータ形のブラシレスＤＣモータ（永久磁石同期モータ）であり、そのステータ（固定子）１６が、水槽６の背部中央部に取り付けられた軸受ハウジング１７の外周部に取り付けられている。ステータ１６には、三相の巻線１８（固定子巻線に相当）が巻回されている。
【００１６】
モータ１５のロータ（回転子）１９は、ステータ１６を外側から覆うように配置され、中心部に取り付けられた回転軸２０が上記軸受ハウジング１７に軸受２１を介して回転可能に支承されている。軸受ハウジング１７から突出した回転軸２０の前端部はドラム８の背部の中央部に連結されている。即ち、モータ１５のロータ１９が回転すると、ロータ１９と一体にドラム８も回転する構成（いわゆるダイレクトドライブ方式）となっており、ドラム８内に収容された洗濯物に対して回転力を作用させることで、洗い運転、濯ぎ運転、脱水運転を行う。
【００１７】
水槽６の下面部には水溜部２２が設けられており、この水溜部２２の内部に洗濯水加熱用のヒータ２３が配設され、水溜部２２の後部に、排水弁２４を介して排水ホース２５が接続されている。
水槽６の上部には温風生成装置２６が設けられ、背部には熱交換器２７が設けられている。温風生成装置２６は、ケース２８内に配設された温風用ヒータ２９、ケーシング３０内に配設されたファン３１、ファン３１をベルト伝動機構３２を介して回転駆動するファンモータ３３で構成され、ケース２８とケーシング３０とは連通されている。ケース２８の前部にはダクト３４が接続され、ダクト３４の先端部は、水槽６内の前部に突出してドラム８の開口部１２に臨んでいる。
【００１８】
ここで、温風用ヒータ２９とファン３１とにより温風が生成され、その温風はダクト３４を通してドラム８内に供給される。ドラム８内に供給された温風はドラム８内の洗濯物を加熱する共に水分を奪い、熱交換器２７側へ排出される。
熱交換器２７は、上部が上記ケーシング３０内と連通し、下部が水槽６内と連通しており、水が上部から注ぎ入れられて流下することで、内部を通る空気中の水蒸気を冷却し凝縮させて除湿する水冷式である。この熱交換器２７を通った空気は再び温風生成装置２６に戻され、温風化されて循環する。
【００１９】
図１は、モータ１５の回転をベクトル制御する制御装置３５（回転機制御装置に相当）の構成を示す機能ブロック図である。ここで、後述する制御用マイコン３６とインバータ回路３７を除く構成部分は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）が実行するソフトウェア処理により実現されている。また、制御用マイコン３６とＤＳＰとにより回転駆動制御手段が実現されている。ＤＳＰには、入出力ポート、シリアル通信回路、電流検出信号などのアナログ信号を入力するためのＡ／Ｄコンバータ、ＰＷＭ処理を行うためのタイマなどが具備されている。
【００２０】
洗濯機１の運転全般を制御する制御用マイコン３６は、洗濯コースに応じて洗い運転、濯ぎ運転および脱水運転を制御し、その洗濯コースに応じた運転モードに従った指令回転速度ωrefを出力するようになっている。減算器３８は、その指令回転速度ωrefと後述する磁極位置推定器３９から得られるモータ１５の検出回転速度ωとの減算結果である回転速度偏差Δωを出力するようになっている。
【００２１】
比例積分器４０は、回転速度偏差Δωを入力として比例積分演算を行い、ｄｑ分配器４１は、その比例積分演算結果からｄ軸電流指令値Ｉdrefとｑ軸電流指令値Ｉqrefとを生成するようになっている。ここで、ｄ軸電流、ｑ軸電流は、それぞれ静止座標系（αβ座標系）に対して回転位相角θを有して回転する回転座標系で表される励磁分電流、トルク分電流である。
【００２２】
減算器４２、４３は、それぞれ電流指令値Ｉdref、Ｉqrefと座標変換器４６から出力されるｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑとの減算結果である電流偏差ΔＩｄ、ΔＩｑを出力するものである。比例積分器４４、４５は、この電流偏差ΔＩｄ、ΔＩｑをそれぞれ入力して比例積分演算を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ、ｑ軸電圧指令値Ｖｑを生成するようになっている。
【００２３】
巻線抵抗検出器４７（巻線抵抗検出手段に相当）は、制御用マイコン３６がモータ１５を起動する時に、モータ１５の巻線１８に対し一定の電圧を印加し、その印加するｄ軸電圧指令値Ｖｄ、ｑ軸電圧指令値Ｖｑと、座標変換器４６から出力されるｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑとから巻線１８の抵抗Ｒを算出するようになっている。制御用マイコン３６は、モータ１５の起動時において、指令回転速度ωrefが０の状態で巻線抵抗検出許可信号Ｓｐ（以下、許可信号Ｓｐと称す）をＨレベルにして有効化し、巻線抵抗Ｒの検出が終了した後に許可信号ＳｐをＬレベルにして無効化し、その後、指令回転速度ωrefを正方向（正転時）または負方向（逆転時）に徐々に増加するようになっている。
【００２４】
座標変換器４８は、許可信号ＳｐがＨレベルの時には巻線抵抗検出器４７から電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを入力し、許可信号ＳｐがＬレベルの時には比例積分器４４、４５から電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを入力する。そして、回転位相角θに基づいて、入力した回転座標系の電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを静止座標系の電圧指令値Ｖα、Ｖβに変換するようになっている。ＰＷＭ形成器４９は、二相−三相変換により電圧指令値Ｖα、Ｖβを電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、それらに基づいてＰＷＭ信号Ｖup、Ｖun、Ｖvp、Ｖvn、Ｖwp、Ｖwnをインバータ回路３７に出力するようになっている。
【００２５】
そのインバータ回路３７（電力変換手段に相当）は、６個のＩＧＢＴ５０（半導体スイッチング素子に相当）が三相フルブリッジ接続された構成を備えており、その直流電源線５１、５２にはコンバータ５３から１００Ｖの交流電源を倍電圧全波整流した直流電圧が印加されるようになっている。
【００２６】
電流検出器５４、５５（電流検出手段に相当）は、インバータ回路３７の出力線に設けられたホールＣＴであって、３相のうちの何れか２相例えばＶ相、Ｗ相の電流Ｉｖ、Ｉｗを検出するようになっている。この電流検出器５４、５５からの電流検出信号は、ＤＳＰ内部のＡ／Ｄ変換器（図示せず）に入力されてディジタルデータに変換される。三相／二相変換器５６は、電流Ｉｖ、ＩｗからＵ相の電流Ｉｕを演算し、それら三相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを二相の電流Ｉα、Ｉβに変換するようになっている。そして、座標変換器４６は、磁極位置推定器３９から出力される回転位相角θに基づいて、静止座標系の電流Ｉα、Ｉβを回転座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑに変換するようになっている。
【００２７】
磁極位置推定器３９（回転位置推定手段に相当）は、モータ１５の回転時において、座標変換器４６から出力されるｄ軸電流値Ｉｄとｑ軸電流値Ｉｑ、比例積分器４４、４５から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄとｑ軸電圧指令値Ｖｑ、およびモータ定数Ｒ、Ｌｄ、Ｌｑに基づいてロータ１９の磁極位置すなわち回転位相角θ並びに回転速度ωを推定するものである。モータ定数のうち巻線抵抗Ｒは、巻線抵抗検出器４７において検出された値を使用し、インダクタンスＬｄ、Ｌｑは、予め測定された値または設計値を使用する。
【００２８】
磁極位置推定器３９は、以下の（１）式、（２）式により誘起電圧推定値Ｅds、Ｅqsを求める。ここで、ｐは微分演算子である。
Ｅds＝Ｖｄ−Ｒ・Ｉｄ−Ｌｄ・ｐＩｄ＋ω・Ｌｑ・Ｉｑ    …（１）
Ｅqs＝Ｖｑ−ω・Ｌｄ・Ｉｄ−Ｒ・Ｉｑ−Ｌｑ・ｐＩｑ    …（２）
【００２９】
そして、次の（３）式により回転速度ωを求め、その回転速度ωを積分して回転位相角θを求める。ここで、Ｇ１はモータ１５の誘起電圧定数の逆数であり、Ｇ２はゲイン定数である。
ω＝Ｇ１・Ｅqs−Ｇ２・Ｅds        …（３）
【００３０】
この推定演算によれば、誘起電圧推定値Ｅqsから回転速度ωが得られるとともに、誘起電圧推定値Ｅdsが０に収束するように制御されるので、回転位相角（磁極位置）θがロータ１９の実際の回転位置に一致するように作用する。
なお、磁極位置推定器３９は、許可信号ＳｐがＨレベルの時（モータ停止時）に、巻線抵抗検出器４７から出力される電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑに対応して定まるロータ１９の磁極位置θ０を出力するようになっている。
【００３１】
次に、本実施形態の作用について図３ないし図７も参照しながら説明する。
永久磁石同期モータ１５の電圧電流方程式は、ｄ軸について次の(４)式で表される。
Ｅｄ＝Ｖｄ−Ｒ・Ｉｄ＋ω・Ｌｑ・Ｉｑ    …（４）
モータ１５が停止している時には、回転速度ω＝０、ｄ軸誘起電圧Ｅｄ＝０であるため、（４）式から次の（５）式が得られる。
Ｒ＝Ｖｄ／Ｉｄ    …（５）
つまり、モータ１５が停止している時に、ｄ軸電圧Ｖｄとｄ軸電流Ｉｄとを検出することにより巻線抵抗Ｒを求めることができる。ただし、制御装置３５は出力電圧の検出手段を備えていないため、検出したｄ軸電圧Ｖｄに替えてｄ軸電圧指令値Ｖｄを用いて（５）式を演算する。
【００３２】
制御用マイコン３６は、洗い運転や濯ぎ運転において、ドラム８（つまりモータ１５）を所定のパターンに従って正逆運転する。この場合、制御用マイコン３６は、モータ１５を一旦停止させ、その後モータ１５を反対方向に起動する。制御用マイコン３６は、この起動時において、指令回転速度ωrefが０の状態で許可信号ＳｐをＨレベルにする。
【００３３】
許可信号ＳｐがＨレベルになると、巻線抵抗検出器４７は、所定の大きさのｄ軸電圧指令値Ｖｄとｑ軸電圧指令値Ｖｑを出力する。ここでは、ｑ軸電圧指令値Ｖｑを０としている。座標変換器４８は、この巻線抵抗検出器４７から電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを入力し、磁極位置推定器３９から出力された磁極位置θ０に基づいて回転座標変換を行う。その結果、インバータ回路３７を介してモータ１５の巻線１８にｄ軸電圧指令値Ｖｄに応じた電流が流れる。
【００３４】
このようにして巻線１８にｄ軸電流を流すと、ロータ１９が所定の位置に固定されてモータ１５を起動し易くなる効果も生じる。巻線抵抗検出器４７は、ロータ１９が固定された状態で、座標変換器４６からｄ軸電流値Ｉｄを入力し、上記（５）式により巻線抵抗Ｒを求める。このときのｄ軸電流検出値Ｉｄは、１回のＡ／Ｄ変換値のみを用いて求めてもよいが、ノイズの影響によりＡ／Ｄ変換値に誤差が生じる虞がある場合には、複数のＡ／Ｄ変換値の平均値を用いて求めることが好ましい。
【００３５】
また、巻線抵抗Ｒを求める時に印加するｄ軸電圧Ｖｄを常に一定にすると、巻線温度が上昇して巻線抵抗Ｒが増大した場合に巻線１８に電流が流れにくくなり、ロータ１９の回転位置を固定するのに十分な励磁ができなくなることも考えられる。そこで、許可信号ＳｐがＨレベルの時に巻線抵抗検出器４７が出力するｄ軸電圧指令値Ｖｄの大きさを、前回の起動時に検出した巻線抵抗Ｒに応じて変化させている。
【００３６】
制御用マイコン３６は、巻線抵抗検出器４７による巻線抵抗Ｒの算出が完了すると、許可信号ＳｐをＬレベルに戻し、指令回転速度ωrefを０から徐々に増加させてモータ１５を起動する。起動性を高めるため、この起動に用いる電圧も検出した巻線抵抗Ｒに応じて調整するとよい。そして、起動後、磁極位置推定器３９は、座標変換器４６から出力されるｄ軸電流値Ｉｄとｑ軸電流値Ｉｑ、比例積分器４４、４５から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄとｑ軸電圧指令値Ｖｑ、モータ定数Ｌｄ、Ｌｑおよび巻線抵抗検出器４７で得られた巻線抵抗Ｒを用いて、上述の（１）式〜（３）式に基づいて回転速度ωと回転位相角θとを求める。
【００３７】
ところで、実際にインバータ回路３７からモータ１５に印加される電圧は、インバータ回路３７のＩＧＢＴ５０に対して設定されたアーム短絡防止用のデッドタイム、ＩＧＢＴ５０のスイッチングディレイ（ターンオン時間、ターンオフ時間）およびＩＧＢＴ５０（付随する還流ダイオードを含む）のフォワードドロップにより、電圧指令値よりも低下してしまう。そこで、より正確な巻線抵抗Ｒを求めるためには、次の（６）式によりインバータ回路３７での出力電圧誤差Ｖdeを求め、（５）式に替えて（７）式により巻線抵抗Ｒを求めるとよい。
Ｖde＝（（Ｔｄ＋Ｔon＋Ｔoff）・ｆｓ・Ｖdc＋Ｖfd(Id)）・Ｖdf(θ)    …（６）
Ｒ＝（Ｖｄ−Ｖde）／Ｉｄ        …（７）
【００３８】
ここで、Ｔｄはデッドタイム、ＴonはＩＧＢＴ５０のターンオン時間、ＴoffはＩＧＢＴ５０のターンオフ時間、Ｖdcはインバータ回路３７への入力電圧、ｆｓはＰＷＭキャリア周波数、Ｖfd(Id)はＩＧＢＴ５０のフォワードドロップ電圧、Ｖdf(θ)は出力電圧誤差をｄｑ変換するための変換係数である。
【００３９】
図３は、抵抗検出を行う時のｄ軸電流Ｉｄとフォワードドロップ電圧Ｖfd(Id)との関係を示している。ｄ軸電流Ｉｄの増加とともにフォワードドロップ電圧Ｖfd(Id)が増加する特性を示している。この特性は、インバータ回路３７に用いるスイッチング素子により異なったものとなる。図４は、抵抗検出を行う時のロータ１９の磁極位置θ０と変換係数Ｖdf(θ)との関係を示している。変換係数Ｖdf(θ)は、電気角６０°を周期として変化する特性を示す。これら図３、図４に示す特性は、予め測定されて例えばテーブルデータとしてメモリに記憶されている。なお、ターンオン時間Ｔonとターンオフ時間Ｔoffも電流の関数として取り扱ってもよい。
【００４０】
図５は、磁極位置θ０が０°、巻線温度が３０℃のときのｄ軸電圧Ｖｄに対する巻線抵抗Ｒの検出結果を示している。図中の実線Ａは、インバータ回路３７での出力電圧誤差Ｖdeを考慮せず、（５）式を用いて算出した巻線抵抗Ｒの検出値を示しており、図中の実線Ｂは、インバータ回路３７での出力電圧誤差Ｖdeを考慮し、（６）式および（７）式を用いて算出した巻線抵抗Ｒの検出値を示している。また、実線Ｂに重なる破線Ｃは、真の巻線抵抗値を示している。
【００４１】
図６は、磁極位置θ０が０°、ｄ軸電圧Ｖｄが３９．２Ｖのときの巻線温度に対する巻線抵抗Ｒの検出結果を示している。図中の実線Ｄは、インバータ回路３７での出力電圧誤差Ｖdeを考慮せず、（５）式を用いて算出した巻線抵抗Ｒの検出値を示しており、図中の実線Ｅは、インバータ回路３７での出力電圧誤差Ｖdeを考慮し、（６）式および（７）式を用いて算出した巻線抵抗Ｒの検出値を示している。また、実線Ｅに重なる破線Ｆは、真の巻線抵抗値を示している。
【００４２】
これら図５および図６によれば、ｄ軸電圧Ｖｄが小さい場合には出力電圧誤差Ｖdeが大きく影響し、（５）式ではなく（６）式および（７）式を用いて巻線抵抗Ｒを算出する必要があることが分かる。また、（６）式および（７）式を用いて求めた巻線抵抗Ｒは、ｄ軸電圧Ｖｄおよび巻線温度にかかわらず、真の巻線抵抗に対する誤差が極めて小さい。従って、出力電圧誤差Ｖdeを補正して巻線抵抗Ｒを検出することが好ましい。
【００４３】
図７は、巻線抵抗を求める時のロータ１９の磁極位置θ０を変えて測定した巻線抵抗Ｒと出力電圧誤差Ｖdeを示している。出力電圧誤差Ｖdeは、変換係数Ｖdf(θ)と同様に電気角６０°を周期として変化する。検出した巻線抵抗Ｒは、磁極位置θ０が１０°、１１０°、１３０°、２３０°、２５０°および３５０°の各付近において抵抗値（検出誤差）が大きくなっている。これらの磁極位置θ０は、出力電圧誤差Ｖdeを補正しにくい位置であるため、巻線抵抗を求める時のロータ１９の磁極位置θ０としては、上記角度付近を避けることが好ましい。
【００４４】
以上説明したように、洗濯機１のドラム駆動用のモータ１５を制御する制御装置３５は、モータ１５の起動時に巻線１８に一定のｄ軸電圧Ｖｄを印加し、そのｄ軸電圧指令値Ｖｄとｄ軸電流検出値Ｉｄとを用いて巻線抵抗Ｒを算出する。制御装置３５は、この巻線抵抗Ｒの検出値を用いてロータ１９の回転位相角θを推定演算するので、モータ１５の温度が変化する場合でも回転位相角θを高精度に推定することができ、発生トルクやモータ効率の低下を防止することができる。
【００４５】
洗濯機１は、モータ１５を長時間駆動するが、洗い運転時や濯ぎ運転時はモータ１５の反転を繰り返すため、一方向に連続して回転駆動する時間は短い。従って、各回転方向の運転駆動期間における巻線温度の上昇は小さく、起動ごとに巻線抵抗を検出すれば洗濯行程を通して十分な精度で回転位相角θを推定することができる。また、脱水運転は、洗い運転や濯ぎ運転に比べて一方向に連続して回転駆動する時間は長いが、高速回転時には回転位相角θを推定する際の巻線抵抗の誤差の影響が少ないため、巻線温度の変化による回転位相角θの推定誤差は小さい。従って、制御装置３５は、洗濯機１のドラム駆動用のモータ１５を制御するのに好適である。
【００４６】
制御装置３５は、巻線抵抗を検出する際に巻線１８に一定のｄ軸電圧Ｖｄを印加するので、ロータ１９が所定の位置に固定されてモータ１５を起動し易くなる。この場合、巻線１８に印加するｄ軸電圧Ｖｄの大きさを、前回の起動時の巻線抵抗Ｒの検出値に応じて変化させることにより、ロータ１９を所定の回転位置θ０に確実に固定することができる。また、定電流制御を行っていないため、電流制御特有の耳障りな電磁音を低減することができ、洗濯機１の洗い運転時や濯ぎ運転時におけるモータ１５からの異音の発生を抑えることができる。
【００４７】
巻線抵抗検出器４７は、巻線抵抗の算出に際し、電圧指令値からインバータ回路３７のアーム短絡防止用のデッドタイム、ＩＧＢＴ５０のスイッチングディレイおよびＩＧＢＴ５０のフォワードドロップによる電圧低下分を減算して得られる電圧値を用いることにより、より高精度に巻線抵抗を検出することができる。
さらに、巻線抵抗検出器４７は、ロータ１９が電気角１０°、１１０°、１３０°、２３０°、２５０°および３５０°の各回転位置からずれた位置にある状態おいて巻線抵抗を算出することにより（図７参照）、巻線抵抗の検出誤差を低減することができる。
【００４８】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
本実施形態では、（１）式〜（３）式で示される推定アルゴリズムにより回転速度ωおよび回転位相角θを推定したが、他の推定アルゴリズムを用いてもよい。
モータ１５への印加電圧を直接的に検出する電圧検出手段を備え、その電圧検出手段により検出された電圧値を用いて巻線抵抗を算出してもよい。
モータ１５の起動時（起動直前）のみならず、起動前において巻線抵抗を求めてもよい。また、必ずしもモータ１５の起動ごとに巻線抵抗を求める必要はない。
【００４９】
上記実施形態ではモータ１５をベクトル制御したが、他の制御方法を用いてもよい。
巻線抵抗の算出に際し、電圧指令値からインバータ回路３７のアーム短絡防止用のデッドタイム、ＩＧＢＴ５０のスイッチングディレイおよびＩＧＢＴ５０のフォワードドロップのうちの何れか少なくとも一つによる電圧低下分を減算して得られる電圧値を用いてもよい。
【００５０】
上記実施形態では洗濯機への適用について説明したが、洗濯乾燥機にも同様に適用でき、また、モータが搭載された他の機器に対しても同様に適用できる。さらに、汎用のインバータ装置として構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態を示す洗濯機の電気的構成図
【図２】全自動洗濯機全体の概略的な縦断側面図
【図３】抵抗検出を行う時のｄ軸電流Ｉｄとフォワードドロップ電圧Ｖfd(Id)との関係を示す図
【図４】抵抗検出を行う時のロータの磁極位置θ０と変換係数Ｖdf(θ)との関係を示す図
【図５】磁極位置θ０が０°、巻線温度が３０℃のときのｄ軸電圧Ｖｄに対する巻線抵抗Ｒの検出値を示す図
【図６】磁極位置θ０が０°、ｄ軸電圧Ｖｄが３９．２Ｖのときの巻線温度に対する巻線抵抗Ｒの検出値を示す図
【図７】巻線抵抗を求める時のロータの磁極位置θ０を変えて測定した巻線抵抗Ｒと出力電圧誤差Ｖdeを示す図
【符号の説明】
【００５２】
１はドラム式洗濯機、１５はモータ（回転機）、１８は巻線（固定子巻線）、１９はロータ（回転子）、３５は制御装置（回転機制御装置）、３７はインバータ回路（電力変換手段）、３９は磁極位置推定器（回転位置推定手段）、４７は巻線抵抗検出器（巻線抵抗検出手段）、５０はＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）、５４、５５は電流検出器（電流検出手段）である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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